DE9117153U1 - Filterfußstück für Brennstabbündel eines leichtwassergekühlten Kernreaktors - Google Patents

Description

62-50.197G BESCHREIBUNG 4. April 1996

Die Erfindung betrifft ein Filterfußstück für ein Brennstabbündel eines leichtwassergekühlten Kernreaktors und insbesondere für ein Brennstabbündel eines Druckwasserreaktors .

Druckwasserreaktoren haben einen Kern, der aus prismatischen Brennstabbündeln besteht, die in vertikaler Position nebeneinander angeordnet sind. Die Brennstabbündel weisen ein Gerüst auf, das aus längs verlaufenden Führungsrohren und Abstandsgittern besteht und durch Endstücke verschlossen ist, in dem die Brennstäbe angeordnet sind.

Eines der Endstücke des Bündels, das Fußstück genannt wird, ruht auf der unteren Kernplatte, die in Höhe jedes Bündels jeweils eine Bohrung aufweist, durch die das Kühlwasser des Reaktors in vertikaler Richtung und von unten nach oben den Kern durchströmen kann.

Dieses Fußstück weist Stützfüße auf, die auf der unteren Kernplatte ruhen, sowie ein bezüglich der Richtung der Brennstäbe des Bündels quer angeordnetes, mit den Stützfüßen fest verbundenes Element. Dieses Querelement besteht aus einer Paßplatte, in welche die unteren Enden der Führungsrohre des Bündels fest eingesetzt sind und die durchführende Öffnungen aufweist, die das Durchströmen des Reaktorkühlwassers ermöglichen und für dessen Verteilung sorgen, das in vertikaler Richtung und in Kontakt mit der Außenfläche der Brennstäbe des Bündels nach Durchqueren des Fußstücks strömt.

Die Paßplatte des Fußstücks eines Brennstabbündels eines wassergekühlten Reaktors trägt so zur Starrheit des Gerüsts des Bündels bei und nimmt die auf das Fußstück wirkenden Kräfte und insbesondere das Gewicht des Gerüsts und des Bündels auf, das durch die Führungsrohre auf die Paßplatte, die Stützfüße und die untere Kernplatte übertragen wird; die Paßplatte muß außerdem das Durchfließen des Kühlwassers des Bündels und dessen Verteilung gewährleisten.

Die Paßplatte unterliegt der größten Biegebeanspru-•chung und muß erheblichen Belastungen standhalten, ins-

besondere nahe ihrer Ober- und Unterseite. Diese Platte, die einstückig ausgebildet ist, muß sehr dick sein, um dem Fußstück eine hohe Starrheit zu verleihen.

.Die Paßplatte muß außerdem die Brennstäbe des Bündels in dem Fall festhalten, wenn bestimmte dieser Brennstäbe nicht mehr ausreichend von den Halteelementen der Abstandsgitter gehalten werden und durch ihr Gewicht in axialer Richtung des Bündels zu rutschen drohen.

In dem Maße, wie die Wasserdurchtrittsöffnungen, die durch die Paßplatte führen, allgemein einen größeren Durchmesser als die Brennstäbe haben, muß ein Netzwerk von Öffnungen in beabstandeten Positionen bezüglich den Querpositionen der Brennstäbe vorgesehen werden, damit sich jeder Brennstab lotrecht zu einem Vollstück der Paßplatte befindet.

Selbst für den Fall, daß alle oder ein Teil der durch die Paßplatte führenden Öffnungen einen niedrigeren und sogar sehr viel niedrigeren Durchmesser als die Brennstäbe haben, sollte vermieden werden, diese Löcher mit kleinem Durchmesser lotrecht zu den Brennstäben vorzusehen, da diese bei unplanmäßigem Fall eine oder mehrere Wasserdurchtrittsöf fnungen verstopfen und somit stellenweise die Abkühlung der Brennstäbe durch Wasserzirkulation verringern oder ganz verhindern können.

Außerdem müssen aufgrund der Stärke der Paßplatte Wasserdurchtrittsöf fnungen vorgesehen werden, die den Druckverlust des Kühlwassers durch das Fußstück so gering wie möglich halten.

Die Entwicklung einer Paßplatte, die den einzelnen oben erwähnten mechanischen und hydraulischen Anforderungen entspricht, ist sehr problematisch.

Die Herstellung dieser Paßplatte ist ein extrem komplizierter Vorgang, der eine große Ausführungspräzision erfordert.

Im Primärkreislauf des Reaktors können Partikel vorhanden sein, die von dem zirkulierenden Druckwasser mitgenommen werden können. Wenn sie eine geringe Größe aufweisen (beispielsweise unter 10 mm), können diese Partikel durch

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die Paßplatte des Fußstücks gelangen, deren Wasserdurchtrittslöcher im allgemeinen einen Durchmesser von über 10 mm haben. Diese Partikel können sich zwischen den Brennstäben und den Halteelementen der Brennstäbe in Höhe des ersten Gitters, d.h. des Abstandsgitters, das die Brennstäbe in einem gleichmäßigen Gitter hält und am weitesten unten im Bündel angeordnet ist, festsetzen. Diese Partikel, die den axial und quer wirkenden hydraulischen Kräften ausgesetzt sind, die in diesem Bereich sehr hoch sind, können die Hülse des Brennstabs abnutzen. Die Folge können eine undichte Hülse und ein höherer Aktivitätsgrad des Primärkreislaufs des Reaktors sein.

Um die Mitnahme dieser Partikel innerhalb des Bündels zu verhindern, wurde vorgeschlagen, das Kühlfluid in Höhe der Paßplatte des Fußstücks zu filtern, und zwar durch Bohren von Löchern durch diese Paßplatte hindurch, deren Durchmesser gering genug ist, um die Partikel zurückzuhalten, die sich im ersten Abstandsgitter des Bündels festsetzen könnten.

Um jedoch das Hindurchströmen des Kühlfluidstroms durch die Paßplatte mit einem geringen Druckverlust zu erreichen, muß ein sehr dichtes Netz von Durchtrittslöchern vorgesehen werden, was die Herstellung der Paßplatte noch komplizierter macht.

Ebenso ist es möglich, wie dies in der europäischen Patentanmeldung EP-A-O.311.037 beschrieben ist, große Öffnungen vorzusehen, die durch die Paßplatte führen, und in diesen Öffnungen Filtergitter vorzusehen, mit denen die von dem Reaktorkühlwasser mitgenommenen Partikel zurückgehalten werden können.

Die Fußstücke der Brennstabbündel können aus einem Stück, durch Herstellung eines Gußteils oder auch aus mehreren Gußteilen oder bearbeiteten Teilen hergestellt werden, die miteinander verschweißt werden. In diesem Fall kann sich das Elektronen- oder Laserschweißen als besonders günstig erweisen.

Die Fußstücke des Bündels können beispielsweise aus einer gitterförmigen Konstruktion bestehen, die außen von

einem Rahmen begrenzt wird, dessen Querschnitt im wesentlichen dem Querschnitt des Bündels entspricht, und der Wände aufweist, die miteinander und mit dem Rahmen verbunden sind und Zellen großer Abmessungen bilden, die nur einen geringen Druckverlust für die Zirkulation des Reaktorkühlwassers mit sich bringen. Eine Platte geringer Stärke, die mit der Presse geschnitten werden kann, wird an einer der Seiten der gitterförmigen Konstruktion abnehmbar angebracht und befestigt. Um den Durchfluß des Kühlwassers durch das Fußstück zu regulieren, werden durch die Platte Öffnungen gebohrt, deren Form, Abmessungen und Anordnung den Druckverlust und die Verteilung des das Fußstück durchziehenden Wassers bestimmen.

In der am 3.7.91 veröffentlichten europäischen Patentanmeldung EP-A-0435744, die dem am 28.6.91 veröffentlichten Dokument FR-A-2656456 entspricht, wird ein Fußstück für ein Brennstabbündel beschrieben, das ein Querelement umfaßt, das Kräfte aufnehmen und die Brennstäbe halten kann und aus einer gitterförmigen, biegefesten Konstruktion besteht, sowie eine Halteplatte geringer Stärke, bezogen auf die Stärke der gitterförmigen Konstruktion, die ein gleichmäßiges Netz ausreichend kleiner Öffnungen aufweist, um die Partikel zurückzuhalten, die von dem Reaktorkühlwasser mitgenommen werden und sich in dem Brennstabbündel ablagern könnten. Dank der Kastenform des Querelements des Fußstücks kann zwischen der gitterförmigen Konstruktion und der Partikelrückhalteplatte ein Freiraum zur Beruhigung des Reaktorkühlwasserstroms und zur Aufnahme der Partikel vorgesehen werden.

Ein solches Fußstück hat den Nachteil, daß es in Sandwichform ausgeführt ist und folglich eine in Axialrichtung des Fußstücks relativ große Stärke aufweist. Ein solches Fußstück kann die Erweiterungsmöglichkeiten der Brennstäbe einschränken, was bei hohem relativen Abbrand bestimmte Einschränkungen hinsichtlich der Verwendung der Brennstabbündel nach sich ziehen kann.

Ziel der Erfindung ist es somit, ein Filterfußstück für ein Brennstabbündel eines leichtwassergekühlten Kern-

reaktors vorzuschlagen, das ein Querelement zur Aufnahme der Druckkräfte und Halten der Brennstäbe umfaßt und aus einer gitterförmigen, biegefesten Konstruktion besteht, die außen durch einen Rahmen begrenzt wird, dessen Querschnitt im wesentlichen dem Querschnitt des Brennstabbündels entspricht und Wände aufweist, die Zellen begrenzen, die Durchströmöffnungen für das Kühlwasser des Brennstabbündels bilden, wobei dieses Fußstück gute hydraulische Eigenschaften und in Längsrichtung des Bündels geringe Abmessungen hat und eine wirksame Filterung der von dem Reaktorkühlwasser mitgenommenen Partikel ermöglicht.

Mit diesem Ziel umfaßt das Fußstück der Erfindung im Inneren jeder Zelle der gitterförmigen Konstruktion eine Vielzahl von Lamellen, die mit ihren Enden an den Zellenwänden befestigt sind, so daß ihre Seiten im wesentlichen parallel zur Kühlwasserströmungsrichtung verlaufen und zwischen ihnen Zwischenräume belassen werden, deren Breite geringer als die Größe der Teilchen ist, die von dem Kühlfluid mitgenommen werden und sich in dem Brennstabbündel ablagern könnten.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nachfolgend anhand von nicht erschöpfenden Beispielen und mit Bezug zu den beiliegenden Abbildungen ein Brennstabbündel, das ein Fußstück der Erfindung aufweist, sowie mehrere Ausführungsformen des Fußstücks der Erfindung beschrieben.

Fig. 1 ist ein Aufriß eines Brennstabbündels eines Druckwasserreaktors, das auf der unteren Platte des Reaktorkerns ruht.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht durch eine vertikale Ebene des Filterfußstücks der Erfindung.

Fig. 3 ist eine Teildraufsicht nach 3 des in Fig. 2 dargestellten Fußstücks.

Fig. 4 ist eine Perspektivteilansicht mit Aufriß eines Filterfußstücks der Erfindung nach einer ersten Ausführungsform.

Fig. 4A und 4B sind Perspektivdetailansichten, die zwei verschiedene Befestigungsausführungsformen der Lamellen eines Filterfußstücks wie des in Fig. 4 abgebildeten zeigen.

Fig. 5 ist eine explodierte Perspektivteilansicht eines Filterfußstücks der Erfindung nach einer zweiten Ausführungs form.

Fig. 5A und 5B sind Perspektivansichten von zwei Filtermodulelementen eines Fußstücks der Erfindung in zwei Ausführungsvarianten.

Figuren 6A, 6B, 6C zeigen Perspektivansichten von Lamellen eines Fußstücks der Erfindung in drei Ausführungsvarianten.

Fig. 7 ist eine Perspektivansicht eines Filtermodulelements eines Fußstücks der Erfindung in einer Ausführungsvariante, welche die Ausdehnung des Filterelements erlaubt.

In Fig. 1 ist ein Brennstabbündel eines Druckwasserreaktors dargestellt, das allgemein die Nummer 1 trägt. Dieses Brennstabbündel umfaßt ein Bündel aus Brennstäben 2, die in paralleler Anordnung von Abstandsgittern 3 gehalten werden, die der Länge des Bündels nach gleichmäßig voneinander beabstandet sind.

Die Abstandsgitter 3 sorgen für den Halt der Stäbe 2 entsprechend einem gleichmäßigen Raster auf den Querebenen des Bündels, die quer zur Längsrichtung des Bündels verlaufen.

Bestimmte Positionen von Brennstäben in dem von den Abstandsgittern 3 definierten Raster sind von Führungsrohren 4 belegt, deren Länge die der Brennstäbe übersteigt.

Die Führungsrohre 4 weisen an jedem ihrer Enden einen gegenüber den Enden der Brennstäbe 2 des Bündels hervorspringenden Teil auf.

Ein oberes Endstück 5 ist auf den über dem Bündel liegenden Endstücken der Führungsrohre 4 befestigt. Das obere Endstück 5 des Bündels umfaßt Federn 6, die den Halt des Brennstabbündels 1 unter der oberen Platte des Reaktorkerns gewährleisten, die an die Federn 6 der Bündel nach dem

Beladen des Kerns stößt. Die Federn 6 können sich außerdem verformen, um eine Ausdehnung in Längsrichtung des Bündels im Reaktorkern zu ermöglichen.

Die Enden der Führungsrohre 4, die unter dem Brennstabbündel herausstehen, sind mit einem Fußstück 8 verbunden, das über Stützfüße 10 auf der unteren Kernplatte 9 des Reaktors ruht, wenn sich das Bündel 1 im Reaktorkern befindet.

Die untere Kernplatte 9 ist lotrecht zum Fußstück jedes der Brennstabbündel 1 von Wasserdurchtrittsoffnungen 11 durchzogen. Das Fußstück 8 umfaßt ein Element zur Kraftaufnahme und zum Halten der Brennstäbe 2, das bezüglich des Bündels quer angeordnet ist, an dem die Endstücke der Führungsrohre 4 befestigt sind.

Die von dem Brennstabbündel ausgeübten Kräfte und insbesondere das Gewicht des Bündels werden auf die untere Kernplatte 9 über die Führungsrohre 4 und das Querelement und die Stützfüße des Fußstücks 8 übertragen.

Das Kühlwasser des Bündels durchquert die untere Kernplatte 9 durch die Öffnungen 11, dann das Querelement des Fußstücks 8, bevor es zwischen den Brennstäben 2 des Bündels zirkuliert.

Wenn das Querelement des Fußstücks 8 eines Brennstabbündels in Form einer gitterförmigen Konstruktion ausgeführt ist, mit der eine über die gitterförmige Konstruktion gelegte Filterplatte verbunden ist, bringt die Filterplatte einen hohen Druckverlust für die Zirkulation des Kühlfluids mit sich, so daß die vertikal gerichteten Kräfte hydraulischen Ursprungs, die durch das Kühlfluid auf das Bündel ausgeübt werden, zu stark werden können, als daß die Brennstabbündelhaltefedern ein Abheben des Bündels über die untere Kernplatte verhindern könnten. Die Filterungswirksamkeit erfordert nämlich eine Begrenzung des Durchmessers der durch die Filterplatte führenden Öffnungen auf einen geringen Wert, beispielsweise in der Größenordnung von 3 mm.

In Fig. 2 ist ein Fußstück 8 eines Brennstabbündels nach der Erfindung dargestellt, das die Nachteile der Fuß-

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stücke des Stands der Technik nicht hat, da es ein Querelement aufweist, das aus einer gitterförmigen Konstruktion und einer über die Konstruktion gelegten Filterplatte besteht.

Das Fußstück 8 der Erfindung umfaßt ein Querelement zur Kraftaufnähme und zum Halten der Brennstäbe, das allgemein die Positionsnummer 12 trägt, sowie Stützfüße 10, die durch Schweißen an der Unterseite des Querelements 12 befestigt sind.

Wie Fig. 2 und 3 zeigen, besteht das Querelement 12 des Fußstücks 8 aus einer Konstruktion 14, die Wände 15 hat, die Zellen 16 begrenzen, deren Querschnitte die Form unregelmäßiger Vierecke mit abgerundeten Ecken haben.

Die gitterförmige Konstruktion 14 wird außen von einem viereckigen Rahmen begrenzt, dessen Abmessungen im wesentlichen den Abmessungen des Querschnitts des Brennstabbündels 1 entsprechen.

Die Wände 15 der Zellen 16 der gitterf örmigen Konstruktion 14 sind miteinander in Höhe der Ecken der Zellen 16 verbunden und bilden Verbindungsknoten, die von Öffnungen 17 durchzogen sind, welche die Befestigung der Führungsrohre des Bündels an dem Querelement 12 des Fußstücks 8 erlauben.

Die Wände 15 sind in Bezug auf die Abmessungen der Zellen 16 relativ dünn, so daß die Fläche aller Zellen 16 bezogen auf die Gesamtfläche des Fußstücks groß ist.

Die stark durchbrochene Konstruktion 14 bringt somit einen relativ geringen Druckverlust für die Zirkulation des Kühlwassers durch das Fußstück 8 mit sich.

Die gitterförmige Konstruktion 14 ist trotz der relativ dünnen Wände 15, welche die Zellen 16 begrenzen, sehr biegefest.

Dank ihrer Biegefestigkeit kann die Konstruktion 14 in

zufriedenstellender Weise die mechanischen Kräfte und das Gewicht des Brennstabbündels auf die Stütz fuße 10 und die untere Kernplatte übertragen, welche von den Führungsrohren des Bündels übertragen wurden.

Das Querelement 12 des Fußstücks 8 muß außerdem für eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels innerhalb des Bündels mit geringstmöglichem Druckverlust, für das Festhalten der Partikel, welche die Brennstäbe beschädigen könnten, und für eine Begrenzung der Axialausfederung der Brennstäbe sorgen, die innerhalb der Abstandsgitter unter der Wirkung der Ausdehnung verrutschen können.

Damit das Querelement 12 diese Aufgaben entsprechend der Erfindung erfüllen kann, sind in jeder der Zellen 16 in deren oberen Bereich Lamellen 18 befestigt, wobei die Oberkante der Lamellen 18 entlang der ebenen Oberfläche des Querelements 12 verläuft.

Die Lamellen 18 sind innerhalb der Zellen 16 parallel zueinander in einer Richtung angeordnet, die der Richtung zweier gegenüberliegender, paralleler Wände der Zelle 16 entspricht.

Betrachtet man sich sämtliche Zellen 16 des Querelements 12, so können die Lamellen 18 in der einen oder anderen Richtung zweier zu zwei gegenüberliegenden Seiten des viereckigen Rahmens der Konstruktion 14 parallelen Richtungen angeordnet sein. Die Metallamellen 18 sind an den Wänden 15 der Zellen mit ihren Enden so befestigt, daß die Seiten der Lamellen 18 parallel oder im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung des Fluids durch das Fußstück 8, d.h. zur Längsrichtung des Bündels, verlaufen.

Die Metallamellen 18 begrenzen zwischen sich rechtwinklige Zwischenräume, deren Breite geringer als die Größe der Partikel ist, die sich in dem Brennstabbündel zwischen den Brennstäben und den Wänden der Gitter ablagern könnten. Bei den klassischen Brennstabbündeln für Druckwasserreaktoren können Metallamellen 18 einer Stärke von 0,5 mm verwendet werden, die zwischen sich rechtwinklige Räume einer Breite von 3 mm begrenzen.

Fig. 4 zeigt eine gitterförmige Konstruktion 14 mit Zellen 16, in denen Metallamellen 18 mit ihren Enden direkt und unabhängig voneinander an den Wänden 15 befestigt sind. In Fig. 4A ist eine erste Befestigungsart für die Endbereiche der Lamellen 18 an den Wänden 15 gezeigt, wobei

die Wände 15 Schlitze 21 länglicher Richtung aufweisen, die in gleichmäßigem Abstand der Länge der Wände 15 nach vorgesehen sind, die im wesentlichen genauso breit wie oder etwas breiter als die Lamellen 18 stark sind.

Die Enden jeder Lamelle 18 werden in zwei einander gegenüberliegende Schlitze 21 in zwei einander gegenüber angeordneten Wänden 15 einer Zelle 16 der Konstruktion 14 eingeführt. Die in die Schlitze 21 eingeführten Enden der MetallameIlen 18 werden an den Wänden 15 durch Löten innerhalb der Schlitze befestigt.

In Fig. 4B sind die Enden zweier Metallamellen 18 dargestellt, die durch Schweißen an einer Wand 15 befestigt sind, die eine Zelle 16 der Konstruktion 14 begrenzt. Die eine der Lamellen 18 ist durch Punktschweißung 20 an einer Fläche der Wand 15 befestigt, und die andere Lamelle 18 ist mittels einer Schweißnaht 22 an der Wand 15 befestigt.

Im Falle einer Befestigung durch Schweißen, wie in

Fig. 4B dargestellt, ist eine Bearbeitung der Wände 15 zur Herstellung paralleler Schlitze 21 nicht erforderlich, da die Enden der Lamellen 18 direkt an die Wand 15 der Zelle 16 gesetzt werden.

Die Lamellen 18 werden nacheinander in paralleler Anordnung innerhalb der Zellen 16 der Konstruktion 14 angebracht.

Bei der Ausführungsform eines Fußstücks eines Brennstabbündels der in den Figuren 5, 5A und 5B dargestellten Art mit einer gitterförmigen Konstruktion 14· und in einer Zelle 16' der Konstruktion 14' angeordneten Metallamellengruppen 28 bildet jede der in einer Zelle 16' der Konstruktion 14' angeordneten Gruppen von Lamellen 28 ein Modulelement 30, wobei die Lamellen 2 8 mit ihren Enden an zwei gegenüberliegenden Wänden eines Rahmens 31 befestigt sind, deren Form der Form der Zelle 16 entspricht, in welcher das Element 3 0 durch einfaches Einsetzen angeordnet wird, wie dies durch die Pfeile 32 in Fig. 5 dargestellt ist.

Die Wände 15' der Konstruktion 14· sind in ihrem oberen Bereich bearbeitet, um innerhalb jeder Zelle 16' einen Aufnahmeraum 3 3 zu bilden, der das feste Einsetzen des Rah-

mens 31 eines Modulelements 30 ermöglicht, das eine Gruppe von Lamellen 28 umfaßt.

Nach dem Einsetzen und festen Einfügen einer Zelle 16' in den Aufnahmeraum 3 3 wird der Rahmen 31 des Modulelements 3 0 an die entsprechenden Wände 15' der gitterförmigen Konstruktion 14' geschweißt oder gelötet.

Die Lamellen 28 können aus einem Stahlband geschnitten und mit ihren Enden an zwei gegenüberliegenden Seiten eines Rahmens 31 durch Löten oder Schweißen befestigt werden. Der Rahmen 31 des Modulelements 30, an dem die Lamellen 28 befestigt sind, kann durch winkelförmiges Biegen und Schweißen eines Stahlbands hergestellt werden, das das gleiche Stahlband sein kann, aus dem die Lamellen 28 geschnitten wurden.

Die Enden der Lamellen 28 können in Schlitze 34 eingeführt sein, die durch zwei gegenüberliegende Seiten des Rahmens 31 führen, und zwar in einander gegenüberliegenden Positionen, um das Verbinden der Lamellen 28 mit dem Rahmen 31 durch Schweißen oder Löten von außerhalb des Rahmens 31 her zu ermöglichen.

Die Lamellen 28 sind parallel zueinander und so angeordnet, daß sie zwischen sich Räume rechtwinkliger Form bilden, deren Breite geringer als die Größe der Partikel ist, die in Höhe des Fußstücks des Brennstabbündels zurückgehalten werden sollen.

In Fig. 5B ist eine Ausführungsvariante eines Modulelements 30 gezeigt, das einen Rahmen 31 und eine Gruppe paralleler Lamellen 28 umfaßt, die mit ihren Enden an zwei gegenüberliegenden Seiten des Rahmens 31 befestigt sind. Ein Verstärkungselement 35, das mit seinen Enden an zwei gegenüberliegenden Seiten des Rahmens 31 befestigt ist und Schlitze aufweist, in die jeweils eine Lamelle 28 eingeführt ist, hält die Lamellen 28 in fester Position, um den Abstand zwischen ihnen zu bewahren und ihre Querver-Schiebung durch Wirkung des Kühlwasserstroms oder Dxücken der Brennstäbe des Bündels auf das Fußstück zu verringern.

Die Modulelemente 30, die in die Zellen 16' der Konstruktion 14' eingesetzt werden sollen, können einstückig,

durch Herstellung eines dicken Blechs mit einem Verfahren wie Elektroerosion, elektrochemische Bearbeitung oder Schneiden mit einem Schleifwasserstrahl ausgeführt sein, das ein Verfahren durch Zusammenfügen von von einem Stahlband geschnittenen Metallplättchen ersetzt.

Wie man den Figuren 6A, 6B und 6C entnehmen kann, können die Metallamellen wie die Lamellen 18 direkt und einzeln an den Wänden 15 der Konstruktion 14 eines Fußstücks eines Brennstabbündels befestigt werden oder können solche Lamellen wie die Lamellen 28 eines Modulelements 30 Querschnitte unterschiedlicher Form aufweisen.

In Fig. 6A ist eine rechtwinklige Lamelle 18 dargestellt, die durch Zerschneiden eines Metallblechs oder Stahlbands hergestellt werden kann.

In Fig. 6B ist eine Lamelle 18 mit zwei abgerundeten Rändern 38a und 38b dargestellt, welche die Längsenden ihres Querschnitts bilden.

Das Vorhandensein abgerundeter Ränder wie 38a und 38b, die die Angriffs- und Verlustränder der Lamelle 18 bezogen auf das Strömen des Kühlwassers bilden, ermöglicht eine Verringerung des hydraulischen Widerstands der zwischengesetzten Lamelle 18 auf das Strömen des Kühlwassers.

Eine Lamelle wie die in Fig. 6B dargestellte Lamelle 18 kann durch Schneiden eines Bandstahls mit abgerundeten Kanten oder· durch Fertigung einer Lamelle mit rechtwinkligem Querschnitt, wie in Fig. 6A dargestellt, hergestellt werden.

Man kann den hydraulischen Widerstand der Lamellen 18 noch mehr verringern, indem man Lamellen verwendet, die einen Querschnitt wie in Fig. 6C dargestellt haben. Derartige Lamellen können aus besonders gewalzten Stahlbändern oder durch Bearbeitung erhalten werden.

Man kann beispielsweise mit einem wie oben beschriebenen Verfahren eine Moduleinheit aus einem Stück wie die in den Figuren 5A und 5B dargestellten Einheiten 3 0 fertigen, die profilierte Lamellen wie die in Fig. 6C dargestellten umfassen.

Die in den Zellen der gitterförmige Konstruktion befestigten Lamellen können aus jeglichem Material bestehen, das für die Einsatzbedingungen des Brennstabbündels geeignete mechanische Eigenschaften aufweist und widerstandsfähig gegen auf das Vorhandensein von Partikeln im Reaktorkühlwasser zurückzuführenden Verschleiß ist.

Beispielsweise kann man eine Nickellegierung wie Inconel 718 oder martensitischen Stahl verwenden.

Vorzugsweise werden zur Herstellung der Lamellen und der gitterförmigen Konstruktion des Fußstücks des Brennstabbündels Materialien gewählt, deren Ausdehnungskoeffizienten so ähnlich wie möglich sind. Bei der Verwendung von Materialien mit sehr unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten kann es sich als notwendig erweisen, Lamellenformen vorzusehen, die eine bestimmte unterschiedliche Ausdehnung der Lamellen und der gitterförmigen Konstruktion erlauben.

In Fig. 7 ist ein Modulelement 40 dargestellt, das einen Rahmen 41 und Lamellen 38 aufweist, die an zwei gegenüberliegenden Seiten des Rahmens 41 befestigt sind.

Um eine unterschiedliche Ausdehnung der Lamellen und

der gitterförmigen Konstruktion, die das Modulelement 40 aufnehmen soll, zu ermöglichen, weist jede Lamelle 38 in ihrer Mitte einen Bereich 3 9 mit aufeinanderfolgenden WeI-lungen auf, die ihre Ausdehnung in Längsrichtung erlauben.

Das Fußstück der Erfindung, das eine gitterförmige Konstruktion und in Zellen der gitterförmigen Konstruktion angeordnete Lamellen aufweist, bietet erhebliche Vorteile, die nachstehend aufgeführt sind.

Das Querelement des Fußstücks, das die gitterförmige Konstruktion umfaßt, weist eine gute Biegefestigkeit auf und überträgt in zufriedenstellender Weise die von dem Brennstabbündel kommenden Kräfte auf die untere Kernplatte. Das Querelement des Fußstücks sorgt für eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels in dem Bündel der Brennstäbe bei geringem Druckverlust.

Mit Hilfe der in den Zellen angeordneten Lamellen der gitterförmigen Konstruktion werden die Partikel zurück-

gehalten, die die Brennstäbe beschädigen könnten.

Das Fußstück der Erfindung ermöglicht ein Festhalten

der Brennstäbe in Axialrichtung und erlaubt gleichzeitig eine Ausdehnung der Stäbe bei relativ hoher Bestrahlung, und zwar dank der relativ geringen Abmessungen und Stärke des Fußstücks in Längsrichtung des Bündels.

Durch die Anordnung der Lamellen, die für das Festhalten der Stäbe und die Filterung des Kühlwassers sorgen, in der gitterförmigen Konstruktion kann die Höhe des Fußstücks verringert werden, so daß der für die Ausdehnung der Stäbe verfügbare Raum vergrößert wird.

Durch die größeren Ausdehnungsmöglichkeiten der Stäbe können diese bei hohem relativen Abbrand eingesetzt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.

So können die Lamellen, die für ein Festhalten der Stäbe und die Filterung des Kühlwassers des Brennstabbündels sorgen, andere Formen als die beschriebenen haben und an der gitterförmigen Konstruktion des Fußstücks auf andere Weise befestigt werden, entweder direkt und einzeln oder in Gruppen oder Modulen, die jeweils in einer Zelle der gitterförmigen Konstruktion befestigt sind.

Das Fußstück der Erfindung kann nicht nur als Fußstück für jedes beliebige Brennstabbündel eines druckwassergekühlten Kernreaktors verwendet werden, sondern ebensogut als Fußstück eines beliebigen leichtwassergekühlten Kernreaktors.

Claims (15)

ANSPRÜCHE

1. Filterfußstück für ein Brennstabbündel eines leichtwassergekühlten Kernreaktors, das ein Querelement (12) umfaßt, das Druckkräfte aufnehmen und die Brennstäbe halten soll, und das aus einer gitterförmigen, biegefesten Konstruktion (14, 14') besteht, die außen durch einen Rahmen begrenzt wird, dessen Querschnitt im wesentlichen dem Querschnitt des Brennstabbündels (1) entspricht und Wände

(15) aufweist, die Zellen begrenzen (16), welche Durchströmöffnungen für das Kühlwasser des Brennstabbündels bilden, wobei in jeder der Zellen (16, 16') der gitterförmigen Konstruktion (14, 14') eine Vielzahl von Lamellen (18, 28) mit ihren Enden an den Zellenwänden befestigt sind, in der Weise, daß ihre Seiten im wesentlichen parallel zur Kühlwasserumlaufrichtung sind, und daß zwischen ihnen Zwischenräume bestehen, deren Breite geringer als die Größe der Teilchen ist, die von dem Kühlfluid mitgenommen werden und sich in dem Brennstabbündel (1) ablagern könnten.

2. Fußstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (18) direkt und einzeln an zwei gegenüberliegenden Wänden (15) einer Zelle (16) der gitterförmigen Konstruktion (14) befestigt sind.

3. Fußstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Lamellen (18) in Schlitze (21) geführt sind, die in Längsrichtung in die Wände (15) der Zellen (16) der gitterförmigen Konstruktion (14) gearbeitet sind, und innerhalb der Schlitze (21) verlötet sind.

4. Fußstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Lamellen (18) an die Wände (15) der Zellen (16) der gitterförmigen Konstruktion (14) geschweißt sind.

5. Fußstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (18) an die Wände (15) der Zellen (16) der gitterförmigen Konstruktion (14) punktgeschweißt sind.

6. Fußstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Lamellen (18) mittels Schweißnähten (22) an die Wände (15) der Zellen (16) der gitterförmigen Konstruktion (14) geschweißt sind.

7. Fußstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Lamellen (28) jeder in einer Zelle (16') der gitterförmigen Konstruktion (14') angeordneten Einheit an ihren Enden mit einem Rahmen (31) verbunden sind, dessen Form der Form der Zelle (16') entspricht, und ein Filtermodulelement (30) bilden, das an die gitterförmige Konstruktion (14) geschweißt oder gelötet werden kann.

8. Fußstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Moduleinheiten (30) aus Metallelementen bestehen, die aus einem Blech oder Stahlband geschnitten wurden und durch Schweißen oder Löten miteinander verbunden wurden.

9. Fußstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Moduleinheiten (30) aus einem Stück sind und durch Bearbeitung eines aus einem dicken Blech geschnittenen Stücks entstanden sind, und zwar mit Hilfe eines der folgenden Verfahren: Elektroerosion, elektrochemische Bearbeitung, Ausschnitt durch Schleifwasserstrahl.

10. Fußstück nach einem der Ansprüche 7, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulelemente (30) ein Verstärkungselement (35) umfassen, das am Außenrahmen (31) des Modulelements (30) an zwei zu den Lamellen (28) parallelen Seiten des Rahmens (30) befestigt ist und die Lamellen (28) in Querrichtung hält.

11. Fußstück nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (18, 28) einen rechteckigen Querschnitt haben.

12. Fußstück nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (18, 28) einen länglichen Querschnitt mit abgerundeten Kanten haben.

13. Fußstück nach einem der Ansprüche l bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (18, 28) einen stromlinienförmigen Querschnitt aufweisen, um den hydraulischen Widerstand der Lamellen (18, 28) beim Strömen des Kühlwassers in dem Brennstabbündel zu verringern.

14. Fußstück nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (18, 28) aus einem Material mit einem Ausdehnungskoeffizienten bestehen, der nahe dem des Materials liegt, aus dem die gitterförmige Konstruktion (14) des Fußstücks (8) besteht.

15. Fußstück nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (38) einen mit Wellungen versehenen Bereich (39) aufweisen, um ihre Verformung in Längsrichtung unter dem Einfluß einer unterschiedliehen Ausdehnung der Lamellen (38) und der gitterförmigen Konstruktion (14) des Fußstücks zuzulassen.